CN208400835U - 电力电子组件 - Google Patents

Abstract

一种电力电子组件，其包括功率半导体模块、电路板和保护壳体。功率半导体模块包括模块框和安装至模块框的至少一个功率半导体部件。保护壳体适于可拆卸地附接至模块框，保护壳体包括壳体框、壳体密封件以及从壳体框突出的多个紧固突起，保护壳体适于密封包括在由功率半导体模块和电路板形成的模块实体中的至少一个有害间隙，壳体密封件适于位于壳体框与模块实体之间，壳体密封件由比壳体框更软的材料制成，每个紧固突起是壳体框的整体式弹性突起并且具有紧固位置和安装位置，紧固突起适于在紧固突起向安装位置的方向偏离的情况下以弹性方式返回至其紧固位置。每个紧固突起适于与模块框的相应框凹部协作，以将保护壳体以可拆卸的方式附接至模块框。

Description

电力电子组件

技术领域

本实用新型涉及电力电子组件，包括至少一个功率半导体部件，并且特别涉及保护电力电子组件的至少一个功率半导体部件免受有害气体、颗粒和水分的影响。

背景技术

已知在电力电子组件中使用包括安装在模块框中的至少一个功率半导体部件的电力电子半导体模块。

一些功率半导体模块的问题在于，它们不能充分保护其功率半导体部件免受有害气体、颗粒和水分的影响。有害气体包括腐蚀性气体，诸如含硫气体。含硫气体H₂S和SO₂对电气设备非常有害，因为含硫气体可以在电气设备的内部结构中形成硫化铜CuS。随着时间的推移，硫化铜CuS也可能导致功率半导体模块内部的击穿。

实用新型内容

本实用新型的目的是开发一种能够解决上述问题的电力电子组件。本实用新型的目的是通过在下面描述的电力电子组件来实现的。

本实用新型基于提供一种可拆卸地附接的保护壳体，以保护电力电子组件的功率半导体部件免受有害气体、颗粒和水分的影响，保护壳体被布置成借助弹性紧固突起被附接至功率半导体模块，该弹性紧固突起适于推入功率半导体模块在其侧壁中固有地具有的凹部。保护壳体包括壳体密封件，其适于密封有害间隙，有害气体、颗粒和水分可能通过该有害间隙与功率半导体部件接触。本实用新型利用以下现实：根据该现实，由于制造技术或其他原因，市场上的功率半导体模块的侧壁具有凹部，可以利用该凹部在不需要以任何方式修改功率半导体模块的情况下通过弹性紧固突起附接保护壳体。

根据本实用新型的电力电子组件的保护壳体具有简单的结构并且成本低。根据本实用新型的电力电子组件可以在组装线上形成或者与电力电子组件的维护相关地改进。安装保护壳体不需要任何工具，因为紧固突起由于其弹性结构而推入功率半导体模块中的凹部中。

附图说明

现在将结合优选实施方式并且参照附图更详细地描述本实用新型，在附图中：

图1示出了根据本实用新型的实施方式的处于部分拆解状态的电力电子组件；

图2示出了图1的电力电子组件的模块实体；以及

图3示出了图1的电力电子组件的细节，其中保护壳体附接至模块实体。

具体实施方式

图1示出了部分拆解的电力电子组件，其包括功率半导体模块2、电路板4和保护壳体。功率半导体模块2和电路板4形成模块实体8。保护壳体包括壳体框62、壳体密封件64以及从壳体框62突出的多个紧固突起66。功率半导体模块2包括模块框21以及安装至模块框21的多个功率半导体部件。模块框21包括顶壁、底壁、第一侧壁和第二侧壁。图1从下方斜向地示出电力电子组件。

壳体密封件64适于位于壳体框62与模块实体8之间。在图1中，为了清楚起见，壳体密封件64与壳体框分开地示出。在现实生活中，壳体密封件64借助注射成型工艺固定地连接至壳体框62，因此壳体密封件64不适于从壳体框62拆卸。壳体框62和壳体密封件均通过注射成型形成。首先，由塑料材料通过注射成型形成壳体框62，然后通过使用比壳体框62的材料更软的材料通过注射成型形成壳体密封件64。在壳体密封件64的制造过程中，壳体框62形成模具的壁的一部分，使得壳体密封件64粘附至壳体框62的表面。

模块框21包括金属底板和塑料顶盖。金属底板形成模块框21的底壁并且适于将热从功率半导体模块2传递走。

壳体密封件64是单件式部件。在替选实施方式中，壳体密封件包括多个部分密封件。特别是在通过注射成型产生壳体密封件的实施方式中，可以使用多部件壳体密封件，而壳体密封件的制造或安装所需的时间没有变得更长。

在替选实施方式中，壳体密封件借助胶固定地连接至壳体框。在第二替选实施方式中，壳体密封件相对于壳体框是单独的部件。在壳体密封件相对于壳体框是单独的部件的实施方式中，壳体框和壳体密封件适于协作，使得当壳体密封件被压到壳体框的适当位置时，壳体密封件借助壳体框和壳体密封件的成形被紧固就位。取决于实施方式，例如，壳体密封件可以由弹性体或硅树脂制成。

模块框21限定模块平面，在沿与模块平面垂直的方向观察时，模块框21的顶壁和底壁的位置彼此相距一定距离。在沿与模块平面平行的方向观察时，第一侧壁和第二侧壁位于模块框21的相反侧上。第一侧壁和第二侧壁均将顶壁连接至底壁，并且包括至少一个框凹部，所述框凹部沿模块平面的方向向内延伸，使得当沿模块平面的方向观察时，模块框21在框凹部上方的部分与框凹部的底部相比延伸出更多。在图2和图3中最佳地示出框凹部，其中用附图标记212表示。在本文中，表述“上方”和“向上”是指在电力电子组件中垂直于模块平面的方向，沿着从模块框21的底壁朝向顶壁延伸的方向。

功率半导体模块2的每个功率半导体部件沿功率半导体部件的半导体芯片所延伸的方向限定半导体平面。多个功率半导体部件的半导体平面彼此平行。半导体平面与模块平面平行。

电路板4包括板部分和安装在板部分上的电子部件和通信接口42。电路板4适于控制电力电子组件。电路板4的板部分限定电路板平面。电路板4的位置相邻于功率半导体模块2的模块框21的顶壁，使得电路板平面基本上平行于模块平面。

由图3中的附图标记6表示的保护壳体适于可拆卸地连接至模块框21。因为在连接过程中电路板4的板部分在模块框21与保护壳体6之间，可以另外地将保护壳体6限定为适于可拆卸地附接至模块实体8。保护壳体6适于密封包括在模块实体8中的至少一个有害间隙，使得防止有害气体、颗粒和湿气与功率半导体部件接触。换句话说，保护壳体6适于阻挡有害气体、颗粒和水分可能从环境带到功率半导体部件的路径。

包括在模块实体8中的至少一个有害间隙包括位于模块框21与电路板4之间的界面处的间隙。所讨论的接口35在示出了没有保护壳体6的模块实体8的图2中最佳地看到。

保护壳体6呈框形，使得保护壳体6包括限定适于与模块平面平行的边缘平面的边缘，并且在边缘内存在框开口650，该框开口650适于允许达到至少一个电路板4的顶表面上的部件例如通信接口42。该边缘在所有侧上围绕框开口650。框开口650不会产生有害气体、颗粒或湿气至功率半导体部件的路径，因为电路板4被设计为密封元件，该密封元件适于防止有害气体、颗粒或湿气从功率半导体模块2的顶壁的方向与功率半导体部件相接触。因此，保护壳体6密封位于在模块框21与电路板4之间的界面35处的间隙是足够的。

在电路板具有至少一个有害间隙的替选实施方式中，保护壳体也适于覆盖所述至少一个有害间隙。在其他方面，保护壳体的形状也是根据具体情况设计的，以便在模块实体中适当地密封特别是如下间隙：其在没有密封的情况下将建立来自周围的有害气体、颗粒和湿气通过其可能到达功率半导体部件的路径。

每个紧固突起66是壳体框62的整体式弹性突起。因此，紧固突起66通过与壳体框62相同的注射成型工艺形成，并且从紧固突起66的功能角度来看，注射成型工艺中使用的塑料材料产生足够的弹性。每个紧固突起66具有紧固位置和安装位置，该紧固突起66适于在紧固突起66向安装位置的方向偏离的情况下以弹性的方式返回至其紧固位置。每个紧固突起66适于与相应的框凹部212协作，以将保护壳体6以可拆卸的方式附接至模块框21。

在图3中，紧固突起66处于它们的紧固位置，其中每个紧固突起66的尖端662被推入框凹部212中。保护壳体6不能相对于模块框21向上移动，因为紧固突起66的尖端662抵靠在模块框21部分上，模块框21部分在框凹部212上方的并且在紧固位置比紧固框66的末端662延伸出更多，从而防止保护壳体6和模块框21的相互垂直移动。

在紧固突起66的紧固位置中，当沿模块平面的方向观察时，其尖端662比在安装位置更向内。紧固突起66的安装位置适用于将保护壳体6附接至模块框21。紧固突起66的安装位置允许壳体框62沿与模块平面垂直的方向移动到紧固突起66的尖端位于框凹部212处的位置，并且紧固突起66向其紧固位置的弹性移动将保护壳体6附接至模块实体8。

在实施方式中，电力电子组件是适于借助可控半导体开关将电能从一种形式转换成另一种形式的电力转换器。例如，电力转换器可以是逆变器或变频器。

功率半导体模块的至少一个功率半导体部件在实施方式中包括IGBT。在替选实施方式中，至少一个功率半导体部件包括MOSFET、晶闸管或二极管。

对于本领域的技术人员明显的是，本实用新型的基本思想可以以许多不同的方式实现。因此，本实用新型及其实施方式不限于上述示例，而是可以在权利要求的范围内变化。

Claims (7)

1.一种电力电子组件，包括：

至少一个功率半导体模块(2)，其包括模块框(21)和安装至所述模块框(21)的至少一个功率半导体部件，所述模块框(21)包括顶壁、底壁、第一侧壁和第二侧壁，所述模块框(21)限定模块平面，当沿与所述模块平面垂直的方向观察时，所述模块框(21)的所述顶壁和所述底壁的位置彼此相距一定距离，当沿与所述模块平面平行的方向观察时，所述第一侧壁和所述第二侧壁位于所述模块框(21)的相反侧，所述第一侧壁和所述第二侧壁两者将所述顶壁连接至所述底壁，并且包括沿所述模块平面的方向向内延伸的至少一个框凹部(212)，使得当沿所述模块平面的方向观察时，所述模块框(21)在所述框凹部(212)上方的部分与所述框凹部(212)的底部相比延伸出更多；以及

至少一个电路板(4)，其包括板部分和安装在所述板部分上的电子部件，并且适于控制所述电力电子组件，所述至少一个电路板(4)的位置相邻于与所述模块平面基本上平行的至少一个功率半导体模块(2)的所述模块框(21)的所述顶壁，

其特征在于，所述电力电子组件还包括适于能够拆卸地附接至所述模块框(21)的保护壳体(6)，所述保护壳体(6)包括壳体框(62)、壳体密封件(64)以及从所述壳体框(62)突出的多个紧固突起(66)，所述保护壳体(6)适于密封包括在由所述至少一个功率半导体模块(2)和所述至少一个电路板(4)形成的模块实体(8)中的至少一个有害间隙，使得防止有害气体、颗粒和湿气与所述至少一个功率半导体部件接触，所述壳体密封件(64)适于位于所述壳体框(62)与所述模块实体(8)之间，所述壳体密封件(64)由比所述壳体框(62)更软的材料制成，每个紧固突起(66)是所述壳体框(62)的整体式弹性突起并且具有紧固位置和安装位置，所述紧固突起(66)适于在所述紧固突起(66)向所述安装位置的方向偏离的情况下以弹性方式返回至其紧固位置，每个紧固突起(66)适于与相应的框凹部(212)协作，以将所述保护壳体(6)以能够拆卸的方式附接至所述模块框(21)。

2.根据权利要求1所述的电力电子组件，其特征在于，所述壳体密封件(64)固定地连接至所述壳体框(62)。

3.根据权利要求2所述的电力电子组件，其特征在于，所述壳体密封件(64)借助注射成型工艺固定地连接至所述壳体框(62)。

4.根据权利要求3所述的电力电子组件，其特征在于，所述壳体密封件(64)借助如下注射成型工艺固定地连接至所述壳体框(62)：在该注射成型工艺中，所述壳体框(62)和所述壳体密封件(64)两者通过注射成型形成，由此使用与用于形成所述壳体框(62)的材料不同的材料来形成所述壳体密封件(64)。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的电力电子组件，其特征在于，包括在所述模块实体(8)中的至少一个有害间隙包括位于所述模块框(21)与所述电路板(4)之间的界面(35)处的间隙。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的电力电子组件，其特征在于，所述壳体框(62)由塑料材料制成。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的电力电子组件，其特征在于，所述保护壳体(6)呈框形，使得所述保护壳体(6)包括限定适于与所述模块平面平行的边缘平面的边缘，并且在该边缘内存在框开口(650)，所述框开口(650)适于允许达到所述至少一个电路板(4)的顶表面上的所述部件。